基于双流体扇形喷头的农药雾量分布性能的数值模拟文献综述

 2022-08-03 11:13:32

文献综述:

我国是世界上农药生产量和使用量大国。据统计,2011年全国农药使用量总计178.7万吨。但是我国农药有效利用率低,在大田作物上只有20%~30%,远低于发达国家50%的平均水平。施洒的大部分农药流失到空气、土壤、水系的周围环境中,造成生态环境恶化。造成上述问题出现的主要原因就是在雾滴飘移机理、雾滴与喷雾场中气体流动之间的关系等方面尚未掌握,至今对雾滴飘移机理的分析一般依靠实验研究,缺乏必要的理论依据和计算方法,且分析多是定性层面的,定量研究少。从世界植保技术发展趋势看,在今后相当长的一段时期内,化学防治仍是农作物防治病虫草害的主要方法,用机械喷洒化学药剂是提高化学防治效率与效果的主要措施。随着人们对生存环境要求的提高对建设新农村的需求,农作物病虫草害的化学防控必须解决的问题是:提高农药的使用效率和有效利用率;避免或减轻农药对非靶标生物的影响和对环境的污染。由此,提高机械化施药技术与装备的水平,是提高农业综合生产能力的一个重要部分。

目前国外施药技术以提高农药在作物靶标上的附着率、减少农药在地面的沉降和在非处理区的飘移为目标,发展精准施药技术。重点开发和应用的施药新技术包括对靶喷雾技术、静电喷雾技术、气流辅助喷雾技术、可控雾滴技术、低量喷雾技术、喷雾回收技术(包括气流回收技术和静电回收技术)等。根据信息技术应用水平与集成程度,西方精准施药技术的发展可划分三个阶段:①以农业机械化为特征的传统类型(准备和初级阶段),发达国家已于20世纪60年代就进入了这一阶段并完成;②管理信息系统(MIS)、专家咨询系统(MIS)和简单机械化为主的类型(初步阶段),即农业信息化初建阶段;③空间信息技术的应用和全面自动化处理类型 (基本实现阶段),包括自动数据收集、集成MIS/DSS(决策支持系统)等技术支持系统。随着有关专用硬件和设施系统的进一步开发与完善,在本世纪将率先进入计算机辅助管理的精准施药时代。施药机械发展趋势是:高效安全、精量对靶、自动化、智能化。 伴随着上述施药新技术的出现,国际上许多著名的植保机械厂家开发了旱地气力辅助喷杆式喷雾机、各类静电喷雾机、回收式喷雾机、采用微波或红外传感技术的自动对靶喷雾机、遥控植保用直升飞机等;同时,防飘喷头、恒压防滴装置等精准施药关键部件的技术已经成熟,并应用于相关施药机械中,实现了施药技术与机具向精准型的转型。1996年,北美约19%的300hm2以上的规模化农场已经利用GPS技术实行飞机施药作业。澳大利亚新近研制出一种能识别杂草的喷雾器。它在田间移动时能借助专门的电子传感器,来区分作物和杂草,当发现只有杂草,才喷出除草剂。这样,投入的除草剂只有常规用量的1/10,甚至更低。美国 FMC公司将计算机控制系统用于果园喷雾机,该系统通过超声波传感器确定果树形状,计算机控制系统使农药喷雾特性始终根据果树形状的变化而自动调节,以最经济的施药量达到最好的防治效果。

近年来,我国对农业越来越重视,施药技术也朝着低能、精量、低污染的方向发展,在传统技术研究的基础上开展对精准施药技术、农药抗飘移技术、农药回收循环使用技术等国际前沿技术的研究;开展植保机械全寿命周期设计、静电喷雾、小型航空喷雾等特殊施药方式的研究;

以及对减少农药立体污染有巨大作用的农业综合防治技术的研究。我国植保机械产品按手动植保机械或机动植保机械分为两大类。人力机具有:手动背负式喷雾器、手动压缩式喷雾器、手动踏板式喷雾器、手摇

喷粉器等,机动机具有:背负式机动喷雾喷粉机、担架式机动喷雾机、喷杆式喷雾机、风送式喷雾机、热烟雾机、常温烟雾机、航空喷雾喷粉和超低量喷雾装置等。近年来,通过“九五”、“十五”科技攻关,采用国际先进施药技术,研发出一批新型施药机具,如高效宽幅远射程机动喷雾机系列、风送式多功能远程喷雾机、杨树高射程喷雾机、棚内作物用常温烟雾机等,技术性能均较好。对于精准施药机具的开发已开展一些精准施药部件的研究,包括恒压部件、防飘部件等。我国植保机械研发状况处于国外精准施药技术发展的第一阶段。

众多试验表明,农药在喷施过程中受到众多因素的影响。雾滴粒径、药剂浓度、雾滴密度等综合因素影响着雾滴对病虫害的防治效果。双流体喷头是利用一股高速气流撞击一种液体,可以将其粉碎成小雾滴这一原理设计的。可以较好地控制雾滴粒径、药剂浓度、雾滴密度等综合因素以控制喷雾对病虫害的防治效果。最初应用于内燃机和燃气轮机中,随后开始发展到纸张和喷涂技术、灭火、制药技术等,目前是植保机械的重要工作部件,也是国内外专家主要研究的对象。

双流体式雾化技术是将水和气相雾化介质同时从喷口喷出,利用压缩气体对水的剪切作用形成细水雾,水雾可以通过一个或多个喷口喷出,这些喷口决定了喷雾的形状。双流体式雾化技术可以有效的控制液滴尺寸分布、雾化锥角、雾动量和流量,水和压缩气体的工作压力在至之间,在此低压范围内该技术即可产生第级细水雾。气泡雾化技术是上世纪八十年代末发展起来的一种内混式双流体雾发生技术,它的特点是将少量的雾化气体以气泡的方式在喷出前注入到液体中形成两相流,依靠气泡的膨胀破裂形成雾滴。这项直接将气泡注入到喷头腔内液流中的技术,与传统的内混和外混式双流体雾发生技术不同,它最有效的利用了雾化气的能量,具有着众多的优点。最早是由美国Purdue大学的Lefebvre教授和他的工作者们在上个世纪八十年代末发展出的。此外在液体物理性质方面,Buckner和Sojka,发现液滴粒径与液体粘度无关,而Lund,Sutherland和Ferreire的实验则表明液体粘度对液滴尺寸有着轻微的影响,粘度增加四倍,平均粒径增加大约15%,且雾滴粒径随着液体表面张力的减小而减小。在喷嘴结构对雾滴粒径的影响方面,Purdue大学的Wang、Lefebvre、Wade,捷克的Jedelsky以及丹麦的Pestersen均进行了细致的实验研究,主要的研究点在于喷口直径,喷口面积与注气孔总面积的比值,注气孔相对喷口的位置,喷口的收敛角以及喷口长度与直径的比值等,但是由于各人的实验条件不太一样,很多方面仍没有统一一致的结果,Chin综合大量的实验数据发展了一套设计气泡雾化喷嘴的程序,可以作为设计的参考。

虽然上述研究者们在双流体气泡雾化的流体机理方面进行了一些工作,但是现今对双流体喷头内部的两相流动以及喷口附近喷雾结构的所知仍然很有限,需要进一步系统的研究混合腔内气液的混合过程,两相流动的演变过程以及各项因素对两相流动和喷雾结构的影响,以更好的发展全面的气泡雾化机理及建立广泛适用的喷雾特性预测模型。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。